Всякое движение электрических зарядов называют электрическим током. В металлах могут свободно перемещаться электроны, в проводящих растворах - ионы, в газах могус существовать в подвижном состоянии и электроны, и ионы. Условно за направление тока считают направление движения положительных частиц, поэтому в металлах это направление противоположно направлению движения электронов. При параллельном соединении проводников постоянным остается напряжение, а ток складывается из суммы токов, протекающих по всем ветвям. В этом случае складываются величины, обратные сопротивлению: 2 t - среднее значение квадрата скорости теплового движения. Однако, наряду с такими металлами встречаются также и проводники, концентрация электронов в которых сильно зависит от температуры. Подобные проводники при низких температурах имеют большое удельное сопротивление и являются диэлектриками, а с повышением температуры удельное сопротивление сильно уменьшается. Подобные вещества называют полупроводниками. К этому классу относятся, например, кремний, германий, селен, а также многие химические соединения. Как известно, в металлах имеются электроны проводимости, образующие электронный газ и участвующие в тепловом движении. Для того, чтобы свободный электрон мог выйти из металла, должна быть совершена определенная работа, различная для разных металлов и названная работой выхода. где K - электрохимический эквивалент. Через b обозначена подвижность иона. Вообще говоря, подвижность анионов и катионов различна, поэтому вводят обозначения b + b -.
12 Литература Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. При определенной температуре удельное сопротивление для некоторых веществ скачком уменьшается практически до нуля. Это сопротивление настолько мало, что однажды возбужденный в сверхпроводнике электрический ток существует длительное время без источника тока. Несмотря на скачкообразное изменение сопротивления, другие характеристики сверхпроводника (теплопроводность, теплоемкость и др) не меняются либо меняются мало. где F=96500 кулонов - число Фарадея. В различных формах газового разряда иногда образуется сильно ионизированный газ, в котором концентрация электронов приблизительно равна концентрации положительных ионов. Такая система получила название ионной плазмы. Ток в вакууме. С помощью классической электронной теории газов могут объяснены многие закономерности - закон Ома, закон Джоуля-Ленца и другие явления, однако эта теория не может объяснить, например, явления сверхпроводимости: Сформулируем правила Киркгофа: Сила тока i - величина заряда, проходящего в единицу времени через полное сечение проводника. Если за время dt через полное сечение проводника прошел заряд dq, то
Физики шутят закон ома - Акт форма документа
проект строительства в деревне юдино одинцовского района
Электронная проводимость металлов. Сверхпроводимость. Сила тока насыщения зависит только от интенсивности процесса ионизации (в нашем случае, от интенсивности ультрафиолетовых лучей). Если снять внешнюю ионизацию, разряд между электродами исчезнет. Такие разряды называются несамостоятельными. Если же продолжать уменьшать сопротивление (увеличивая тем самым напряжение) произойдет резкое (в сотни раз) увеличение силы тока, в газе появятся световые и тепловые эффекты. Если прекратить действие ионизатора, то разряд будет продолжаться. Это значит, что новые ионы для поддержания разряда образуются благодаря процессам в самом разряде. Такие разряды называют самостоятельными. Окончательно, имеем Пусть на отрицательный электрод падают ультрафиолетовые лучи, обеспечивающие ионизацию газа. Если увеличивать напряжение между электродами (например, плавно уменьшая сопротивление r) то сила тока будет увеличиваться, пока не достигнет максимума (тока насыщения), при котором все свободные электроны достигают противоположного электрода. Соответственно, число переноса анионов 7 Важнейшие журналы Для наблюдения термоэлектронной эмиссии используется принципиальная схема, содержащая вакуумный диод (см. рис.). Существование работы выхода показывает, что в поверхностном слое металла существует электрическое поле, значит, электрический потенциал при переходе через этот слой изменяется на некоторую величину, также специфичную для разных металлов. Эта поверхностная разность потенциалов связана с работой выхода соотношением:
заявление опек уронили цены на нефть
Дело в том, что с увеличением напряжения возрастает скорость и кинетическая энергия электрона, и он при столкновении с атомом сам способен произвести его ионизацию - высвободить еще один электрон. На следующем этапе два электрона образуют уже четыре и т.д. Происходит лавинообразное увеличение количества носителей. Это явление получило название электронной (или ионной) лавины, а напряжение, при котором это происходит - напряжением пробоя газового промежутка (напряжением зажигания газового разряда). Плотность тока - величина заряда, проходящего в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к линиям тока. Эта величина обозначается j и рассчитывается следующим образом: где t - среднее время между соударениями. Второе правило: для любого замкнутого контура сумма всех падений напряжения равна сумме всех ЭДС в этом контуре. По графику наглядно видно, что зависимость между током и напряжением для диода носит нелинейный характер, то есть диод не подчиняется закону Ома. Богуславский и Лэнгмюр независимо друг от друга показали, что зависимость тока диода от потенциала анода имеет вид: 1 Предмет физики Оба закона можно выразить одной формулой: 5.2 Микроскопическая физика
В зависимости от свойств и внешнего вида разрядов различают коронный, искровой, дуговой, тлеющий и другие разряды. Закон Ома в дифференциальной форме: Отсюда получаем, что где j - плотность тока, Е - напряженность поля, s - проводимость. В этой записи закон Ома сеодержит величины, характеризующие состояние поля в одной и той же точке. Понятие о плазме. Ток в вакууме. R - электрическое сопротивление проводника, зависящее от рода вещества и от его геометрических размеров. Единичным сопротивлением обладает проводник, в котором возникает ток 1 А при напряжении 1 В. Эта единица сопротивления называется Ом. Здесь n - концентация заряженных частиц, e - заряд каждой из частиц, v - их скорость.
физики шутят закон ома
Поскольку электрон движется равноускоренно, его средняя скорость равна половине максимальной: Заметим, что это различие не существенно, так как зависимость плотности тока от температуры определяется главным образом экспоненциальным множителем exp(-e fkT). Полупроводники. Электропроводность полупроводников и ее зависимость от температуры. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковый диод. Транзистор. 5.1 Макроскопическая физика Различают собственную и примесную проводимость полупроводников. Собственную проводимость можно рассмотреть на примере кремния (Si14). У него четыре внешних электрона, сравнительно слабо связаннык с ядром, являются валентными и участвуют в образовании кристаллической решетки с соседними атомами и в обычных условиях не являются электронами проводимости. Если рассматривать полную электрическую цепь, необходимо включить в нее действие этих сторонних сил и внутренне сопротивление источника тока r. В этом случае закон Ома для полной цепи примет вид: Электрический ток. Сила тока. Коэффициент пропорциональности между v c и Е называется подвижность электронов.
Мощность тока рассчитывается по формуле Оба этих случая описывают примесную проводимость. Примеси, вызывающие появление электронов проводимости, называются донорными, а вызывающие появление дырок - акцепторными. Преобладающие носители заряда (например, электроны в полупроводнике n-типа) называются основными зарядами, а носители противоположного заряда - неосновными. При повышении температуры возможен разрыв некоторых валентных связей. Образуются свободные электроны, которые движутся против внешнего электрического поля, образуя электрический ток. Такой разрыв валентной связи приводит к образованию свободного места, которое может занять любой электрон. Тогда свободное место образуется на его месте, и т.д. Образуется положительный заряд, называемый дыркой, который движется противоположно электрону, по направлению внешнего поля. Такая проводимлсть называется дырочной. Величину (R+r) называют иногда полным сопротивлением цепи. Фарадей обратил внимание на то, что электрохимический эквивалент любого вещества всегда пропорционален атомному весу А и обратно пропорционален валентности Z этого вещества. Это второй закон Фарадея. Отношение AZ называется химическим эквивалентом вещества. Е - электродвижущая сила (ЭДС) источника. Она измеряется в тех же единицах, что и напряжение. Если же в кремний добавить бор (валентность три), то в кристаллической решетке не будет хватать электрона, образуется дырка, которая со временем будет замещена электроном соседнего атома и т.д. В этом случае имеет мето дырочная проводимость, или проводимость p-типа (positive - положительный).
Поскольку выйти из металла могут только самые быстрые электроны, то можно записать условие выхода так: 5.3 Разделы физики на стыке наук При последовательном соединении ток, протекающий по всем участкам цепи, одинаков, а напряжение на концах цепи складывается как алгебраическая сумма напряжений на всех участках. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. 11 Примечания Поскольку обычно скорость упорядоченного движения много меньше тепловой скорости, то скоростью упорядоченного движения пренебрегли. Если ионизацию не поддерживать, например, бомбардируя атомы электронами, ускоренными во внешнем электрическом поле, то со временем происходит рекомбинация ионов - положительный и отрицательный ион в результате теплового движения сталкиваются и избыточный электрон переходит к положительному иону. В результате образуется два нейтральных атома. Рассмотрим принципиальную схему, изображенную на рисунке:
Электронная эмиссия. Диод. Электронно-лучевая трубка. 5 Разделы физики Первое правило: алгебраическая сумма сил токов в участках цепи, сходящихся в одной точке разветвления, равна нулю. В обычном мелалле концентрация свободных электронов практически не зависит от температуры. В атоме всегда есть электроны, слабо связанные с ядром, и под действием сил со стороны соседних атомов эти электроны могут освобождаться, становясь электронами проводимости. Более точным методом, обясняющим такие являния в металлах, является подход с использованием квантовой статистики. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Где С зависит от формы и размеров электродов.
На каждый электрон действует сила, равная еЕ, в результате чего он приобретает ускорение еЕm. Скорость к концу свободного пробега равна где С - константа, различная для разных металлов. Эта формула выведена на основании классической электронной теории. Квантовая теория металлов дает следующее соотношение: Закон Джоуля-Ленца. Работа электрического тока (тепловое действие тока) Работа и мощность тока. По другому, сила тока находится интегрированием плотности тока по всей поверхности любого сечения проводника. Единица измерения силы тока - Ампер. Если состояние проводника (его температура и др.) стабильно, то между приложенным к его концам напряжением и возникающим при этом током существует однозначная связь. Она называется Закон Ома и записывается так: 3 Теоретическая и экспериментальная физика В обычных условиях работа выхода в сотни раз больше энергии теплового движения электронов, поэтому подавляющее большинство их остается в металле. Но если сообщить электронам дополнительную энергию, можно наблюдать явление испускания электронов или электронной эмиссии. В зависимости от того, каким образом сообщена дополнительная энергия, различают термоэлектронную эмиссию, фотоэмиссию, вторичную электронную эмиссию и др.
лененский
схема инвертора микроволновки
Применение отражения и преломления света для получения изображения. Закон электролиза. Электрический ток в газах. При наличии электрического поля ион обретает такую скорость установившегося движения, при которой сила трения и сила еЕ со стороны поля уравновешены. Физика - это область естествознания, наука. Она изучает самые общие и фундаментальные закономерности, которые определяют структуру и эволюцию материальн читать далее 2 История физики Последовательное и параллельное соединение проводников. В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам классической механики. Взаимодействием электронов между собой пренебрегают, вазаимодействие электронов с ионами сводят только к соударениям. Можно сказать, что электроны проводимости рассматривают как электронный газ, подобный идеальному атомарному газу в молекулярной физике. Поскольку средняя кинетическая энергия на одну степень свободы для такого газа равна kT2, а свободный электрон обладает тремя степенями свободы, то
При наличии примесей в полупроводнике картина проводимости изменяется. Например, если в кремний добавить мышьяк, являющийся элементом пятой группы и имеющий пять валентных электронов, то после образования нужных валентных связей между атомами мышьяка и кремния будет оставаться лишний свободный электрон проводимости. При этом образования дырки не произойдет, проводимость обеспечивается только электронами. Это проводимость n-типа (negative - отрицательный). 10 Коды в системах классификации знаний В такой цепи возникнет ток, только если катод раскалить до высокой температуры. Вольт-амперная характеристика диода показывает, что при нулевой разности потенциалов ток очень мал. В дальнейшем, при увеличении потенциала на аноде, увеличивается и ток, пока не достигнет некоторого постоянного значения - тока насыщения Is. Его значение увеличивается с увеличением температуры катода. Также с увеличением температуры растет и напряжение Us, при котором достигается ток насыщения. Среднее время между соударениями есть отношение длины свободного пробега к средней скорости: Электрический ток в металлах есть движение электронов, ионы металла участия в переносе электрического заряда не принимают. Другими словами, в металлах есть электроны, способные перемещаться по металлу. Они получили название электронов проводимости. Положительные заряды в металле представляют собой ионы, образующие кристаллическую решетку. В отсутствии внешнего поля электроны в металле движутся хаотично, претерпевая соударения с ионами решетки. Под воздействием внешнего электрического поля электроны начинают упорядоченное движение, накладывающееся на их прежние хаотические флуктуации. В процессе упорядоченного движения электроны по прежнему сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Именно этим и обусловлено электрическое сопротивление. Зависимость плотности тока насыщения от температуры известна под названием формулы Ричардсона: p а= b -(b ++b -). Электрический ток в газах.
Различают последовательное и параллельное соединения проводников. Для получения потсоянного тока на заряды в электрической цепи должны действовать силы, отличные от сил электростатического поля; их называют сторонними силами. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. 4 Основные теории Число переноса катионов Электрический ток может выделять в некоторых проводниках их химические составные части. Это явление получило название электролиза. Согласно первому закону Фарадея для электролиза, масса вещества выделившаяся на каком-либо из электродов, пропорциональна величине заряда, прошедшего через электролит. В обычном состоянии газы не проводят электричества. Однако под влиянием различных внешних факторов (высокая температура, различные излучения) газы становятся электропроводящими. Это происходит в следствии того, что от нейтральных атомов отделяются электроны и образуются проводящие частицы - положительные ионы и свободные электроны. Часть свободных электронов может быть захвачена нейтральными атомами и образуются отрицательные ионы. Этот процесс называется ионизацией. Ионизация атома (отрыв электрона) требует определенной энергии, величина которой зависит от строения атома и называется энергией ионизации. шутят физики ома служебного прокатится